Структура сварного соединения 8 страница

§ при свар­ке пла­вящим­ся элек­тро­дом — ток ду­ги, рас­ход за­щит­но­го га­за и ско­рость по­дачи элек­трод­ной про­воло­ки.

Осо­бен­ностя­ми ду­говой свар­ки в за­щит­ных га­зах яв­ля­ют­ся:

§ вы­сокая кон­цен­тра­ция энер­гии ду­ги, обес­пе­чива­ющая ми­нимальную зо­ну тер­ми­чес­ко­го вли­яния и не­большие де­фор­ма­ции свар­но­го уз­ла;

§ вы­сокая про­из­во­дительность про­цес­са; эф­фектив­ная за­щита рас­плав­ленно­го ме­тал­ла, осо­бен­но при ис­пользо­вании в ка­чес­тве за­щит­ной сре­ды инер­тных га­зов;

§ от­сутс­твие не­об­хо­димос­ти при­мене­ния флю­сов или об­ма­зок; воз­можность свар­ки в раз­личных прос­транс­твен­ных по­ложе­ни­ях.

 

3.2Создание газовой защиты

На­ибо­лее рас­простра­нена струйная мес­тная за­щита по­током га­за, ис­те­ка­юще­го из соп­ла сва­роч­ной го­рел­ки. Ка­чес­тво струйной за­щиты за­висит от конс­трук­ции и ди­амет­ра соп­ла 1 (рис. 3.3), рас­сто­яния от сре­за соп­ла до по­вер­хнос­ти (L + H) сва­рива­емо­го ма­тери­ала и рас­хо­да за­щит­но­го га­за. В стро­ении га­зово­го по­тока раз­ли­ча­ют две об­ласти: яд­ро струи 2 и пе­рифе­рийную об­ласть 4. При ис­те­чении в ок­ру­жа­ющую воз­душную сре­ду в яд­ре струи сох­ра­ня­ют­ся ско­рость и сос­тав га­за, име­ющи­еся в се­чении на сре­зе соп­ла.

Рис. 3.3.Схема истечения защитного газа из сопла горелки:
1 — сопло; 2 — потенциальное ядро струи; 3 — пограничный слой; 4 — периферийный участок струи; Н — вылет ядра за срез сопла; h — расстояние от среза сопла до уровня, на котором диаметр зоны эффективной защиты равен d_э; (L + H) — расстояние от среза сопла до поверхности изделия; d_с — выходной диаметр сопла

Пе­рифе­рийная об­ласть по­тока пред­став­ля­ет со­бой зо­ну, в ко­торой за­щит­ный газ сме­шива­ет­ся с ок­ру­жа­ющим воз­ду­хом, а ско­рость по дли­не по­тока из­ме­ня­ет­ся от пер­во­начальной (име­ющейся на сре­зе соп­ла) до ну­левой на внеш­ней гра­нице струи, по­это­му на­деж­ная за­щита ме­тал­ла мо­жет осу­щест­вляться только в пре­делах яд­ра по­тока. Чем больше дли­на Н это­го учас­тка, тем вы­ше его за­щит­ные свойства. Мак­си­мальная дли­на Н наб­лю­да­ет­ся при ла­минар­ном ис­те­чении га­за из соп­ла. При тур­бу­лен­тном ха­рак­те­ре ис­те­чения га­за та­кое стро­ение по­тока на­руша­ет­ся и его за­щит­ные свойства рез­ко ухуд­ша­ют­ся.

На прак­ти­ке при­меня­ют ко­ничес­кие, ци­лин­дри­чес­кие и про­фили­рован­ные соп­ла (рис. 3.4). Для улуч­ше­ния струйной за­щиты на вхо­де в соп­ло в го­рел­ке ус­та­нав­ли­ва­ют мел­кие сет­ки, по­рис­тые ма­тери­алы, поз­во­ля­ющие до­пол­ни­тельно вы­рав­ни­вать по­ток га­за на вы­ходе из соп­ла. Рас­ход за­щит­но­го га­за вы­бира­ют та­ким, что­бы обес­пе­чить ис­те­чение струи, близ­кое к ла­минар­но­му.

Рис. 3.4.Схемы сопл:
а — конического; б — цилиндрического; в — профилированного; d_с — диаметр сопла на срезе

В ка­чес­тве за­щит­ных га­зов ис­пользу­ют инер­тные га­зы (ар­гон, ге­лий и их сме­си), не вза­имо­действу­ющие с ме­тал­лом при свар­ке, и ак­тивные га­зы (нап­ри­мер, уг­ле­кис­лый газ), ко­торые вза­имо­действу­ют с ме­тал­лом, а так­же их сме­си.

Свар­ку в за­щит­ных га­зах мож­но вы­пол­нять неп­ла­вящим­ся (обыч­но вольфра­мовым) или пла­вящим­ся элек­тро­дом. В пер­вом слу­чае свар­ной шов по­луча­ет­ся за счет рас­плав­ле­ния кро­мок из­де­лия и, ес­ли не­об­хо­димо, по­дава­емой в зо­ну ду­ги при­садоч­ной про­воло­ки.

Пла­вящийся элек­трод в про­цес­се свар­ки рас­плав­ля­ет­ся и учас­тву­ет в об­ра­зова­нии ме­тал­ла шва.

В зо­ну свар­ки за­щит­ный газ мо­жет пос­ту­пать кон­цен­трич­но вок­руг ду­ги, а при по­вышен­ной ско­рос­ти свар­ки пла­вящим­ся элек­тро­дом — сбо­ку и дву­мя раз­дельны­ми по­тока­ми (рис. 3.5). При свар­ке ак­тивных ма­тери­алов в це­лях пре­дуп­режде­ния кон­такти­рова­ния воз­ду­ха не только с рас­плав­ленным, но и с наг­ре­тым твер­дым ме­тал­лом при­меня­ют соп­ла с уве­личен­ной зо­ной за­щиты.

Рис. 3.5.Схемы газовых потоков в зоне сварки:
а — центрального; б — бокового; в — двух концентрических; 1 — электрод; 2 — защитный газ; 3 и 4 — наружный и внутренний потоки защитного газа

В соп­лах с уве­личен­ной зо­ной га­зовой за­щиты для соз­да­ния ла­минар­но­го по­тока инер­тно­го га­за в кор­пу­се соп­ла ус­та­нав­ли­ва­ют рас­се­катель в ви­де мел­ко­яче­ис­той ме­тал­ли­чес­кой сет­ки.

 

3.3Материалы, применяемые при дуговой сварке в защитных газах

Инер­тные га­зы и их свойства. Ар­гон — бес­цвет­ный, не­ядо­витый газ, поч­ти в 1,5 ра­за тя­желее воз­ду­ха (табл. 3.1). С большинс­твом эле­мен­тов ар­гон не об­ра­зу­ет хи­мичес­ких со­еди­нений. В ме­тал­лах ар­гон не­рас­тво­рим как в жид­ком, так и в твер­дом сос­то­янии.

Таблица 3.1. Физические свойства газов

В про­мыш­леннос­ти ар­гон по­луча­ют из воз­ду­ха в раз­де­лительных ко­лон­ках пу­тем из­би­рательно­го ис­па­рения с пос­ле­ду­ющим глу­боким ох­лажде­ни­ем и фрак­ци­он­ной пе­регон­кой. По­лучен­ный та­ким пу­тем ар­гон со­дер­жит не­кото­рое ко­личес­тво кис­ло­рода. Пос­кольку для свар­ки раз­личных спла­вов цвет­ных ме­тал­лов тре­бу­ет­ся ар­гон раз­личной чис­то­ты, про­мыш­ленность вы­пус­ка­ет его трех ма­рок (табл. 3.2).

Таблица 3.2. Массовая доля компонентов газообразного аргона, % (ГОСТ 10157—79)
Мар­ка	Ar, не ме­нее	О 2	N 2	Вла­га
		Не бо­лее
А	99,99	0,003	0,01	0,03
Б	99,96	0,005	0,04	0,03
В	99,90	0,005	0,10	0,03

Ар­гон мар­ки А ре­комен­ду­ют ис­пользо­вать при свар­ке ак­тивных и ред­ких ме­тал­лов и их спла­вов (Ti, Zr, Nb); мар­ки Б — для свар­ки спла­вов на ос­но­ве маг­ния, алю­миния; мар­ки В — для свар­ки кор­ро­зи­он­но-стойких, жа­роп­рочных и ока­линос­тойких ста­лей.

От­пуска­ет­ся, тран­спор­ти­ру­ет­ся и хра­нит­ся ар­гон в стальных бал­ло­нах в га­зо­об­разном ви­де при дав­ле­нии 15 МПа или в жид­ком пе­ре­ох­лажден­ном сос­то­янии (Т < -186°С, р = 0,1…1,0 МПа).

Для свар­ки пла­вящим­ся элек­тро­дом уг­ле­родис­тых ле­гиро­ван­ных ста­лей не­об­хо­дим ар­гон, со­дер­жа­щий 1…5% О₂. Та­кой ар­гон по сос­та­ву бли­зок к ар­го­ну мар­ки В.

В про­мыш­леннос­ти ге­лий при­меня­ют в меньших объемах, чем ар­гон. Ге­лий не об­ра­зу­ет хи­мичес­ких со­еди­нений с большинс­твом эле­мен­тов. Ге­лий — бес­цвет­ный газ, без за­паха и вку­са, не ядо­вит, хо­рошо диф­фунди­ру­ет че­рез твер­дые те­ла, зна­чительно лег­че воз­ду­ха и ар­го­на (см. табл. 3.1). Ге­лий по­луча­ют в ос­новном из при­род­ных га­зов пу­тем их сжи­жения. Для свар­ки ис­пользу­ют ге­лий вы­сокой чис­то­ты и сор­та А (табл. 3.3).

Таблица 3.3. Массовые доли компонентов гелия, % (ТУ 51-689—75)
Сорт	Не, не ме­нее	Н 2	N 2	О 2	Уг­ле­водо­роды	Ne 2
		не бо­лее
Вы­сокой чис­то­ты	99,985	0,0025	0,005	0,002	0,003	0,002
А	99,950	0,008	0,02	0,005	0,007	—

Тран­спор­ти­ру­ют и хра­нят ге­лий в га­зо­об­разном сос­то­янии в стальных бал­ло­нах при p = 15 МПа или в сжи­жен­ном сос­то­янии при p ≤ 2 МПа. Сто­имость ге­лия зна­чительно вы­ше, чем ар­го­на, по­это­му при­меня­ют его в ос­новном при свар­ке хи­мичес­ки чис­тых и ак­тивных ма­тери­алов и спла­вов, а так­же спла­вов на ос­но­ве алю­миния и маг­ния.

На прак­ти­ке из­редка при­меня­ют сме­си ар­го­на и ге­лия (50% Аr + 50% Не и 40% Аr + + 60% Не). Смесь по­луча­ют сме­шива­ни­ем двух га­зов, от­би­ра­емых из двух от­дельных бал­ло­нов.

В сва­роч­ном про­из­водс­тве азот при­меня­ет­ся ог­ра­ничен­но. Его ис­пользу­ют для свар­ки ме­ди и ее спла­вов, по от­но­шению к ко­торым азот яв­ля­ет­ся инер­тным га­зом. По от­но­шению к большинс­тву дру­гих ме­тал­лов он яв­ля­ет­ся ак­тивным га­зом, час­то вред­ным, и от не­го стре­мят­ся из­ба­виться. Азот — бес­цвет­ный, не­ядо­витый газ (табл. 3.4).

Таблица 3.4. Объемные доли компонентов азота, % (ГОСТ 9293—74)
Сос­то­яние	N 2 , не ме­нее	О 2 , не бо­лее
Га­зо­об­разный:
элек­тро­ваку­ум­ный	99,9	0,1
1-го сор­та	99,5	0,5
2-го сор­та	99,0	1,0
Жид­кий	96,0	4,0

Неп­ла­вящи­еся элек­тро­ды. В ка­чес­тве неп­ла­вяще­гося элек­тро­да ис­пользу­ют пре­иму­щес­твен­но стер­жни из вольфра­ма. При­меня­емые вольфра­мовые элек­тро­ды дол­жны от­ве­чать тре­бова­ни­ям ГОСТ 23949—80. Вольфра­мовые элек­тро­ды мо­гут со­дер­жать ак­ти­виру­ющие до­бав­ки ок­си­да лан­та­на (ЭВЛ), ит­трия (ЭВИ), ди­ок­си­да то­рия (ЭВТ). Эти до­бав­ки об­легча­ют за­жига­ние и под­держи­ва­ют го­рение ду­ги, по­выша­ют эмис­си­он­ную стойкость элек­тро­да. На­ибо­лее рас­простра­нены элек­тро­ды ЭВЛ и ЭВИ ди­амет­ром 0,5…10,0 мм, вы­дер­жи­ва­ющие мак­си­мальную то­ковую наг­рузку. Из-за окис­ле­ния вольфра­мовых элек­тро­дов и их быс­тро­го раз­ру­шения для за­щиты не до­пус­ка­ет­ся ис­пользо­вать га­зы, со­дер­жа­щие кис­ло­род.

Ар­го­ноду­говая свар­ка вольфра­мовым элек­тро­дом мо­жет вы­пол­няться с мес­тной или об­щей за­щитой, без по­дачи или с по­дачей при­садоч­ной про­воло­ки, на пос­то­ян­ном или пе­ремен­ном то­ке. Большинс­тво ме­тал­лов сва­рива­ют на пос­то­ян­ном то­ке пря­мой по­ляр­ности. Свар­ку алю­миния, маг­ния и бе­рил­лия ве­дут на пе­ремен­ном то­ке.

При свар­ке на пос­то­ян­ном то­ке пря­мой по­ляр­ности обес­пе­чива­ют­ся луч­шие ус­ло­вия для тер­мо­элек­трон­ной эмис­сии с элек­тро­да, вы­ше его стойкость и до­пус­ти­мый пре­дел си­лы то­ка (табл. 3.5). Ду­га на пря­мой по­ляр­ности лег­ко воз­бужда­ет­ся и го­рит при нап­ря­жении 10…15 В в ши­роком ди­апа­зоне плот­но­стей то­ка.

Таблица 3.5. Зависимость силы тока от диаметра вольфрамового электрода и рода сварочного тока (защитный газ — аргон)
Элек­трод	Род то­ка	Си­ла то­ка, А, при ди­амет­ре элек­тро­да, мм
		2	3	4	5	6	7
Чис­тый вольфрам	Пос­то­ян­ный пря­мой по­ляр­ности	50	170	370	470	560	—
	Пос­то­ян­ный об­ратной по­ляр­ности	30	40	55	65	85	110
	Пе­ремен­ный	20	50	80	220	260	310
Вольфрам с ок­си­дом лан­та­на	Пос­то­ян­ный пря­мой по­ляр­ности	150	250	500	710	1000	—
	Пос­то­ян­ный об­ратной по­ляр­ности	35	45	60	80	100	125
	Пе­ремен­ный	100	160	220	280	340	410

Ду­га об­ратной по­ляр­ности об­ла­да­ет важ­ным тех­но­логи­чес­ким свойством: при ее воз­действии на по­вер­хность сва­рива­емо­го ме­тал­ла про­ис­хо­дит очис­тка по­вер­хнос­ти ме­тал­ла, уда­ление по­вер­хностных ок­си­дов. Про­цесс уда­ления по­вер­хностных ок­си­дов по­лучил наз­ва­ние ка­тод­но­го рас­пы­ления (ка­тод­ной очис­тки). Это свойство ис­пользу­ют при свар­ке пе­ремен­ным то­ком алю­миния, маг­ния, бе­рил­лия и их спла­вов, име­ющих на по­вер­хнос­ти проч­ные ок­сидные плен­ки. Уда­ление плен­ки про­ис­хо­дит в по­лупе­ри­од с об­ратной по­ляр­ностью сва­роч­но­го то­ка, ког­да сва­рива­емое из­де­лие яв­ля­ет­ся ка­тодом. Та­ким об­ра­зом, при свар­ке вольфра­мовым элек­тро­дом на пе­ремен­ном то­ке ре­али­зу­ют­ся пре­иму­щес­тва ду­ги пря­мой и об­ратной по­ляр­ностей, обес­пе­чива­ют­ся ус­тойчи­вость элек­тро­да и раз­ру­шение по­вер­хностных ок­си­дов на из­де­лии.

При свар­ке на пе­ремен­ном то­ке ра­бочий ко­нец вольфра­мово­го элек­тро­да за­тачи­ва­ют в ви­де по­лус­фе­ры. При свар­ке на пос­то­ян­ном то­ке ко­нец элек­тро­да за­тачи­ва­ют под уг­лом 60° на дли­не двух-трех ди­амет­ров или в ви­де че­тырех­гран­ной пи­рами­ды. Рас­ход вольфра­мовых элек­тро­дов не­велик. Для его уменьше­ния по­дачу за­щит­но­го га­за сле­ду­ет на­чинать за 10…15 с до воз­бужде­ния ду­ги, а за­кан­чи­вать — че­рез 5…10 с пос­ле об­ры­ва ду­ги для ох­лажде­ния элек­тро­да в струе га­за. Для пре­дуп­режде­ния заг­рязне­ния вольфра­мово­го элек­тро­да ду­гу воз­бужда­ют, не ка­са­ясь кон­цом элек­тро­да из­де­лия, а ис­пользуя ос­цилля­торы или раз­ряд кон­денса­торов, без ка­сания кон­цом элек­тро­да из­де­лия или за­мыка­ния ду­гово­го про­межут­ка угольным стер­жнем.

Сва­роч­ная про­воло­ка из ста­ли. При свар­ке ста­лей в ос­новном ис­пользу­ют хо­лод­но­тяну­тую стальную сва­роч­ную про­воло­ку, из­го­тов­ленную по ГОСТ 2246—70, ко­торый пре­дус­матри­ва­ет из­го­тов­ле­ние про­воло­ки 75 ма­рок. В за­виси­мос­ти от уров­ня ле­гиро­вания сва­роч­ная про­воло­ка (ГОСТ 2246—70) под­разде­ля­ет­ся на низ­ко­уг­ле­родис­тую, ле­гиро­ван­ную и вы­соко­леги­рован­ную.

Низ­ко­уг­ле­родис­тую про­воло­ку из­го­тав­ли­ва­ют шес­ти ма­рок: Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА, Св-ЮГА и Св-10Г2. Ле­гиро­ван­ную про­воло­ку из­го­тов­ля­ют 30 ма­рок. Вы­соко­леги­рован­ную про­воло­ку из­го­тов­ля­ют 39 ма­рок.

В за­виси­мос­ти от наз­на­чения стальную сва­роч­ную про­воло­ку под­разде­ля­ют на про­воло­ку для свар­ки (нап­лавки) и про­воло­ку для из­го­тов­ле­ния элек­тро­дов (ус­ловное обоз­на­чение — Э). Под­разде­ление про­воло­ки по наз­на­чению обус­ловле­но бо­лее жес­тки­ми пре­дельны­ми от­кло­нени­ями по ди­амет­ру про­воло­ки для из­го­тов­ле­ния элек­тро­дов.

По ви­ду по­вер­хнос­ти низ­ко­уг­ле­родис­тую и ле­гиро­ван­ную про­воло­ку под­разде­ля­ют на не­омед­ненную и омед­ненную (О). По тре­бова­нию пот­ре­бите­ля про­воло­ка дол­жна из­го­тов­ляться из ста­ли, вып­лавлен­ной элек­трош­ла­ковым (Ш) или ва­ку­ум­но-ду­говым (ВД) пе­реп­ла­вом или в ва­ку­ум­но-ин­дукци­он­ных пе­чах (ВИ).

В ус­ловном обоз­на­чении сва­роч­ной про­воло­ки ука­зыва­ют ди­аметр и мар­ку про­воло­ки, при­веден­ные вы­ше ин­дексы, ха­рак­те­ризу­ющие спо­соб вып­лавки ста­ли, наз­на­чение и вид по­вер­хно­сти про­воло­ки, а так­же обоз­на­чение стан­дарта.

В низ­ко­уг­ле­родис­той и ле­гиро­ван­ной про­воло­ке со­дер­жа­ние мышьяка дол­жно быть не бо­лее 0,08%. С сог­ла­сия пот­ре­бите­ля в про­воло­ке ма­рок Св-08 и Св-08А до­пус­ка­ет­ся ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние алю­миния до 0,05%. В низ­ко­уг­ле­родис­той про­воло­ке ма­рок Св-08ГА, Св-ЮГА и Св-10Г2 и ле­гиро­ван­ной про­воло­ке (не ле­гиро­ван­ной алю­мини­ем) ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние алю­миния не дол­жно пре­вышать 0,05%.

В про­воло­ке, не ле­гиро­ван­ной мо­либ­де­ном, ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние мо­либ­де­на не дол­жно пре­вышать 0,15% в ле­гиро­ван­ной про­воло­ке и 0,25% в вы­соко­леги­рован­ной про­воло­ке.

В про­воло­ке, не ле­гиро­ван­ной ти­таном, ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние ти­тана не дол­жно пре­вышать 0,04% в ле­гиро­ван­ной про­воло­ке и 0,20% в вы­соко­леги­рован­ной про­воло­ке. По тре­бова­нию пот­ре­бите­ля в про­воло­ке ма­рок Св-04Х19Н11М3 и Св-08Х21Н10Г6 ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние ти­тана не дол­жно пре­вышать 0,10%.

В ле­гиро­ван­ной про­воло­ке, не ле­гиро­ван­ной ва­нади­ем, ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние ва­надия не дол­жно пре­вышать 0,05%, за ис­клю­чени­ем про­воло­ки ма­рок Св-08Х3Г2СМ и Св-10Х5М, в ко­торых ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние ва­надия до­пус­ка­ет­ся до 0,08%.

В про­воло­ке, не ле­гиро­ван­ной медью, ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние ме­ди не дол­жно пре­вышать 0,25%. По тре­бова­нию пот­ре­бите­ля ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние ме­ди дол­жно быть не бо­лее 0,20%.

Про­воло­ку с не­омед­ненной по­вер­хностью пос­тавля­ют свер­ну­той в мот­ки. Раз­ме­ры и мас­са мот­ков дол­жны со­от­ветс­тво­вать дан­ным, при­веден­ным в табл. 3.6.

Таблица 3.6. Размеры и масса мотков проволоки
Ди­аметр про­воло­ки, мм	Внут­ренний ди­аметр вит­ков мот­ка про­воло­ки, мм	Мас­са мот­ка про­воло­ки, кг, не ме­нее
		Низ­ко-угле­родис­той	Ле­гиро­ван­ной	Вы­соко-леги­рован­ной
0,3 и 0,5	150…300	2	2	1,5
0,8	200…350	5	5	3,0
1,0 и 1,2	200…400	20	15	10,0
1,4 и 1,5	300…600	25	15	10,0
1,6 и 2,0	300…600	30	20	15,0
2,5 и 3,0	400…600	40	30	20,0
4,0…10,0	500…750	40	30	20,0
12,0	600…800	40	30	20,0
При­ме­ча­ние. До­пус­ка­ет­ся пос­тав­ка мот­ков мас­сой, уменьшен­ной до 50% от при­ве­ден­ной, в объеме не бо­лее 10% об­щей мас­сы про­во­ло­ки в пар­тии.

Про­воло­ку с омед­ненной по­вер­хностью пос­тавля­ют в мот­ках пря­мо­угольно­го се­чения. Для про­волок ди­амет­ром 1,6…3,0 мм тре­бу­емые раз­ме­ры мот­ков ого­вари­ва­ют в за­казе.

---

Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 88; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!